公安長江大橋高強度螺栓施工研究

和樂

摘要：文章介紹了公安跨長江公鐵兩用特大橋高強度螺栓驗收及工藝試驗方法，通過試驗數據分析了溫度變化對高強度螺栓扭矩系數的影響，并闡述了本橋高強度螺栓施擰過程中的控制要點，對同類工程的施工具有啟發作用。

關鍵詞：公安長江大橋；高強度螺栓；工藝試驗；溫度；扭矩 文獻標識碼：A

中圖分類號：U448 文章編號：1009-2374（2016）05-0100-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.051

1 工程概況

公安跨長江公鐵兩用特大橋采用4m×94.5m連續鋼桁梁橋和（98+182+518+182+98）m雙塔鋼桁斜拉橋，主梁為“N”字形桁式，采用焊接的整體節點，工地架設時，在節點之外用高強度螺栓拼接，共使用90多萬套高強度螺栓，全橋采用M30、M24、M22三種規格高栓，施工時間跨度大。

2 高強度螺栓驗收及工藝試驗

2.1 高強的螺栓的驗收

合格的高強度螺栓產品是保證高強度螺栓施擰質量的首要條件。為了確保公安長江大橋高強度螺栓質量，必須對高強度螺栓產品進行驗收。

2.1.1 高強度螺栓連接副的組成。高強度螺栓連接副由一個10.9S高強度大六角頭螺栓、一個10H高強度大六角螺母和兩個HRC35～45高強度墊圈組成。

2.1.2 高強度螺栓主要檢驗項目。（1）外形尺寸檢查（依據GB/T1228～1230中有關規定）；（2）螺紋參數檢驗（依據GB/T1228～1229中有關規定）；（3）表面缺陷檢驗（依據GB/T1231-2006中有關規定）；（4）機械性能試驗（依據GB/T1231-2006中有關規定）；（5）扭矩系數試驗（依據GB/T1231-2006中有關規定）；（6）包裝與標記檢驗（依據GB/T1231-2006中有關規定）。

其中機械性能試驗的螺栓實物楔負載和螺母保證荷載兩個項點及扭矩系數試驗的扭矩系數平均值和扭矩系數標準差兩個項點均為逐批抽樣檢驗，其余項點為部分批抽樣檢驗。

高強度螺栓工地復驗的結果應符合國標《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術條件》（GB/T1228～1231-2006）的有關規定。

2.2 高強度螺栓工藝試驗

對供貨廠家-中京聯合科技有限公司產品第一批供貨的產品抽取1個批號、每批25組、每組5套高強度螺栓進行扭矩系數試驗。檢驗工廠近期產品的整體質量狀況，并運用數理統計原理推斷樣本扭矩系數平均值，反映整批扭矩系數平均值代表性的大小，作為施工過程中調整施擰扭矩、保證高強度螺栓終擰預拉力滿足設計要求的重要參考指標。

在第一批供貨中，我們隨機從M30（規格M30×130 批號215372）高強度螺栓中抽取一批進行工藝試驗，試驗溫度：15℃，試驗濕度：72%，數據如表1所示：

本橋高強度螺栓扭矩系數測定在專用軸力計上測定，設備的精度、測試方法和測試時的環境溫度及相對濕度等都會對測試結果造成影響。國標GB/T1228～1231-2006中規定：10.9S級高強度大六角頭螺栓連接副必須保證扭矩系數供貨，同批連接副的扭矩系數平均值為0.110～0.150，扭矩系數標準差應小于或等于0.010。每一連接副包括一個螺栓、一個螺母、兩個墊圈，并應分屬同批制造。連接副的扭矩系數是在軸力計上進行，每一連接副只能試驗一次，不得重復使用。

3.2 溫度對扭矩系數的影響

本橋采用扭矩法施工，用扭矩來控制高強度螺栓終擰的預拉力，在同一預拉力時，扭矩根據溫度變化而變化。我們取做工藝試驗的同批M30高強度螺栓50套，分成10組，每組5套，利用溫控設備調整試驗溫度，測定高強度螺栓的扭矩系數，數據如表2所示。

從上表2試驗數據中可以得出，隨著溫度降低，同批高強度螺栓的扭矩系數不斷變大，這就需要我們嚴格控制高栓施工。

4 施工控制

4.1 施擰扭矩及檢查扭矩確定

因為扭矩法是受到很多因素影響的，尤其是自然環境氣候等影響較為明顯，還有高強度螺栓本身的質量和施擰工具也有很多講究，所以我們必須根據進場高強度螺栓扭矩系數工地復驗、工藝試驗、終擰試驗、比對試驗及近期天氣情況，在目前天氣情況下，確定近期施擰終擰扭矩，初擰扭矩按終擰扭矩一半來控制。檢查扭矩等于施擰終擰扭矩乘以緊扣比。

4.2 施擰過程中的控制要點

本橋高強度螺栓施擰全部采用扭矩法施工，分初擰和終擰兩次施擰，桁梁接頭先對位，用沖釘將板束間栓孔重合后方能進行穿設螺栓和施擰。穿放沖釘時用小錘輪番輕擊沖釘，使桿件孔眼重合，嚴禁用大錘猛擊沖釘強行過孔。鋼梁拼裝時主桁桿件對位后要先在四角打入4個定位沖釘并穿4～6個工具螺栓把板縫夾緊，然后再按規定打入沖釘和穿高栓，防止打入沖釘將板縫撐開，以免擰緊螺栓時板層難以靠緊影響工程質量。高強度螺栓初擰的目的是為了既可把板縫夾緊，又在終擰時無需松扣，同時使電動扳手不能帶過大負荷啟動。初擰值取終擰值的50%，每個螺栓初擰后須及時在螺桿頭部做點標記，之后對已初擰完螺栓做點并劃線標記（做點或劃線均用白色油漆，劃線方法為沿螺桿、螺母棱角、墊圈劃一直線，便于終擰后檢查螺母，墊圈轉動情況）。終擰扭矩值是在保證螺栓的設計預拉力前提下，通過試驗確定所得，考慮施工誤差及螺栓預拉力損失，高強度螺栓的施工預拉力為設計預拉力的1.1倍，即終擰扭矩M=1.1K·N·d。終擰采用扭矩法，使用電動扳手完成（不能使用電動扳手的部位可用帶響扳手或數顯扳手），自中間向四周將初擰后的螺栓擰至終擰值，終擰并檢查合格的螺栓群，在螺桿頭部劃線做出標記（紅色油漆），以便檢查有無漏擰情況。無論使用電動扳手或帶響扳手，均從螺栓群中心向外擴展逐一擰緊，否則影響螺栓群的合格率。螺栓施擰過程中應用扳手卡死螺栓頭部，防止螺桿隨扳手一齊轉動。對不同扭矩系數使用不同扭矩值的扳手進行施擰。對高強度螺栓應加強管理，同一批號的高強度螺栓、螺母、墊圈使用于一個部位，不要混用。

5 結論及建議

我們對同批可靠穩定的高強度螺栓進行了大量試驗，并對其進行了總結：（1）高栓施工質量要求嚴格，建議選擇質量可靠、穩定的生產廠家；（2）早晚溫差較大的地區建議白天施工；（3）靠近江河地區，早晚濕度較大，連接副表面狀態易發生改變，造成扭矩系數離散，應在施擰過程中加強控制，建議在施擰板面露水散退后進行施工；（4）高栓施工過程中要根據現場溫度變化適時調整終擰扭矩，確保施擰高強度螺栓的終擰預拉力滿足設計要求。

參考文獻

[1] 鐵路鋼橋高強度螺栓連接施工規定（TBJ214-1992）[S].

[2] 鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母及墊圈技術條件（GB/T1228～1231-2006）[S].

[3] 鋼結構工程施工質量驗收規范（GB50205-2001）[S].

（責任編輯：秦遜玉）